KR100807589B1 - 지하공기를 이용한 가습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하공기를 이용한 가습장치에 관한 것으로서, 그 목적은 건조해진 공기에 지중의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 존재하는 지하공기, 즉 외기의 영향을 받지 않아 항시 온도가 14~16℃이고 상대습도 100%인 지하공기를 흡입하여 건축물이나 농작물재배용 하우스로 공급함으로써 별도의 가습원 없이 자연그대로의 지하공기로 최적의 온습도를 갖도록 가습할 수 있으며, 이로 인하여 별도의 스팀가습설비가 필요치 않아 가동비용을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 이르기까지 매설된 지하공기흡입관; 지면에서 소정깊이에 이르기까지의 지하공기흡입관 외면에 마련되는 그라우팅파트; 상기 지하공기흡입관의 상부끝단에는 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프 등이 연결된 송풍기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

가습장치, 지하공기, 지하공기흡입관, 열교환기

Description

지하공기를 이용한 가습장치{humidifier using underground air}

도 1은 본 발명에 따른 일실시 예의 지하공기를 가습원으로 이용한 가습장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 지하공기를 가습원으로 이용한 가습장치의 다른 실시 예들을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 지하공기흡입관 12: 그라우팅파트 14: 가습사용처

16: 송풍기 18: 다공질재 20: 인공가습기

21: 급수관 22: 급수밸브 23: 분무노즐

24: 열교환기 26: 집기통 30: 급기관

32: 갓 34: 댐퍼

본 발명은 지하공기를 이용한 가습장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동절기엔 건축물이나 농작물재배용 하우스의 난방을 위해 가온함에 따라 그 내부의 공기는 상대적으로 급격하게 건조해지고 이렇게 건조해진 공기에 지중의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 존재하는 지하공기, 즉 외기의 영향을 받지 않아 항시 온도가 14~16℃이고 상대습도 100%인 지하공기를 흡입하여 건축물이나 농작물재배용 하우스로 공급함으로써 최적의 온습도를 갖도록 가습할 수 있으며, 이로 인하여 별도의 스팀가습설비가 필요치 않아 비교적 저렴한 시공비는 물론 운전비가 최소화되는 지하공기를 이용한 가습장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물을 포함한 농작물재배용 하우스에는 사계절(四季節)내내 쾌적한 분위기에서 생활할 수 있도록 여름철엔 냉방을 하고 겨울철엔 난방을 하고 있다. 특히, 동절기에는 외기(대기)의 경우 제주도를 기준으로 하였을 때 온도는 6.4℃이고 습도는 73%로 알려져 있는데, 다시 말해서 난방을 하지 않는 건축물은 외기와 동일한 조건이어서 별다른 문제가 없으나 난방을 위해 공기 내지 건축물의 바닥에 열을 가하여 실내온도가 24℃로 되면 습도는 23.5%로 급격하게 저하되어 피부의 수분증발 내지 기관지에 악영향을 주어 생활에 불편함을 주고 식물의 경우 잎이 말라비틀어지는 등의 현상으로 생장에 악영향을 주게 된다.

이러한 악영향을 해소하기 위하여 가습장치를 이용하여 실내공기의 온도(24℃)에 따른 적당한 습도(50%)를 갖도록 하고 있다. 이러한 기존의 가습장치는 대부분이 인위적으로 물을 증발 내지 분사시키는 것이고 소형이어서 면적이 넓은 건축물이나 농작물재배용 하우스 등의 가습에 한계가 있고 대형 면적의 가습에는 적합하지 않아 효과가 미미하다는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 그 목적은 동절기엔 건축물이나 농작물재배용 하우스의 난방을 위해 가온함에 따라 그 내부의 공기는 상대적으로 급격하게 건조해지고 이렇게 건조해진 공기에 지중의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 존재하는 지하공기, 즉 외기의 영향을 받지 않아 항시 온도가 14~16℃이고 상대습도 100%인 지하공기를 흡입하여 건축물이나 농작물재배용 하우스로 공급함으로써 별도의 가습원 없이 자연그대로의 지하공기로 최적의 온습도를 갖도록 가습할 수 있으며, 이로 인하여 별도의 스팀가습설비가 필요치 않아 가동비용을 최소화할 수 있도록 한 지하공기를 이용한 가습장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 지하공기를 직간접적으로 열 교환하거나 지하공기에 물분무함으로써 사회활동 및 농작물의 성장에 적합한 가습이 이뤄지도록 한 지하공기를 이용한 가습장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하공기를 이용한 가습장치는, 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 이르기까지 매설된 지하공기흡입관; 상기 지하공기흡입관의 상부끝단에는 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프 등이 연결된 송풍기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 지하공기흡입관 외면에는 지하공기흡입관이나 그 주위에서 의 오폐수의 유입 등을 방지하기 위하여 지면에서 소정깊이에 이르기까지 그라우팅파트를 마련할 수 있다.

또한 본 발명의 가습장치에서 지하공기흡입관의 하단내부에는 지하공기의 흐름을 방해하지 않을 정도의 다공질재가 채워질 수 있으며, 상기 지하공기흡입관의 상단내부에는 장기간 사용으로 인한 지하공기의 건조를 보완할 수 있도록 인공가습기가 부가될 수 있다. 상기 인공가습기는 지하공기흡입관의 상단내부에 이르기까지 설치된 급수관과, 이 급수관의 급수를 선택적으로 개폐시키기 위한 급수밸브와, 상기 급수관의 단부에서 물을 미립자로 분무할 수 있도록 마련된 분무노즐로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 가습장치에서 지하공기흡입관의 상단이나 송풍기에는 지하공기의 상대습도를 필요에 따라 낮추거나 높이기 위한 열교환기가 부가되는 것을 특징으로 한다. 상기 열교환기는 지하공기흡입관 외면과 밀착되어 감기는 열교환용 코일과, 이 열교환용 코일 외측에 단열재를 씌운 상태로 마련할 수도 있다.

본 발명의 가습장치에서 지하공기흡입관은 다량의 지하공기를 흡입할 수 있도록 2개 이상으로 마련되고 상기 지하공기흡입관들의 상단에는 이들을 하나로 통합하여 비교적 비중이 높은 이물질을 거를 수 있는 집기통이 마련되며 이 집기통의 단부에 송풍기가 마련된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 가습장치에서 지하공기흡입관 근처에는 지하공기흡입관을 통해 흡입할 때 발생되는 부하를 줄일 수 있도록 외기를 지하로 공급할 수 있는 급기관이 매설됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 가습장치에서 지하공기흡입관을 2개 이상으로 마련하되 상기 지하공기흡입관의 상단에 각각 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프 등이 연결된 송풍기가 마련됨은 물론 한쪽의 지하공기흡입관에서 지하공기를 흡입할 때 다른 한쪽의 지하공기흡입관에서 지하로 흡입됨을 방지하면서 가동되는 송풍기 측만이 개방되는 댐퍼가 각각 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 지하공기를 이용한 가습장치를 첨부도면에 의거 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 가습장치는 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 이르기까지 지하공기흡입관(10)이 매설되어 있으며, 이렇게 지면에서 소정깊이에 이르기까지 매설된 지하공기흡입관(10) 외면에는 지하공기흡입관(10)을 따라 오폐수의 유입 등을 방지하는 그라우팅파트(12)가 마련되어 있고, 상기 지하공기흡입관(10)의 상부끝단에는 가습을 행하고자하는 가습사용처(14)에 이르기까지 파이프 등을 통해 연결된 송풍기(16)가 설치되어 있다. 상기 그라우팅파트(12)는 지면에서 6m이상 깊이에 다공질 층이 형성되어 있어 지하공기흡입관(10)이 깊게 시공되는 경우에 필수적으로 마련함이 바람직하며 지하공기흡입관(10)이 지면에서 5~6m로 비교적 낮게 시공되는 경우엔 마련하지 않아도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치는 하절기보 다 상대적으로 건조함에도 불구하고 여기에다가 기온이 낮아 건축물이나 농작물재배용 하우스의 난방을 위해 가온함에 따라 그 내부의 공기는 더욱 급격하게 건조해진다.

이를 좀 더 부언하면, 외기(대기)의 경우 제주도를 기준으로 하였을 때 평균기온은 6.4℃이고 습도는 73%이나 난방을 위해 공기 내지 건축물의 바닥에 열을 가하여 실내온도를 24℃로 되면 습도는 23.5%로 급격하게 저하된다.

이렇게 건조해지면서 생활에 불편함을 주고 식물의 경우, 잎이 말라비틀어지는 등의 현상으로 생장에 영향을 받는다고 판단되면, 지하공기흡입관(10) 상단의 송풍기(16)를 가동시키면 지중의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 존재하는 지하공기, 즉 외기의 영향을 받지 않아 항시 온도가 14~16℃이고 상대습도 100%인 지하공기를 흡입하게 된다. 이렇게 흡입된 지하공기는 상대습도가 100%인바 습도가 23.5%정도인 건축물이나 농작물재배용 하우스로 공급되기 때문에 건축물이나 농작물재배용 하우스 내의 습도가 50%정도로 가습되게 된다.

위에서 언급한 조건들을 토대로 하여 지하공기는 온도가 16℃이고 상대습도가 100%일 때 지하공기의 절대습도는 11.3g/kg 이고, 공기의 질량은 1.2kg/㎥ 이므로 송풍량을 시간당 24000㎥라 할 때, 지하공기의 시간당 절대습도(㎏/h)가 325이다. 환기를 위해 급기되는 외기는 온도가 6.4℃이고 상대습도가 73%이면서 외기의 절대습도는 4.3g/kg이고 공기의 질량은 1.2kg/㎥ 이므로 송풍량이 시간당 24000㎥라 할 때, 환기용 외기의 시간당 절대습도(㎏/h)가 124가 되므로 지하공기의 수분을 가습원으로 사용한다면 시간당 수분절감량(㎏/h)이 201이 된다. 가습원을 스팀 으로 하는 설비와 비교한다면, 스팀생산에 1㎏당 540㎉의 열량이 필요하므로 지하공기의 수분을 가습원으로 사용하면 108,540㎉의 에너지를 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치는 단순히 무궁무진한 지하공기를 흡입하여 공급하는 것인바, 별도의 가습원없이 자연그대로의 친환경적인 지하공기로서 최적의 온습도로 가습할 수 있으며, 이로 인하여 별도의 스팀가습설비가 필요치 않아 가동비용을 최소화할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 지하공기흡입관(12)의 하단내부에는 지하공기의 흐름을 방해하지 않을 정도의 다공질재(18)가 채워지고, 상기 지하공기흡입관(10)의 상단내부에는 장기간 사용으로 인한 지하공기의 건조를 보완할 수 있도록 인공가습기(20)가 마련된 것이다.

상기 인공가습기(20)는 지하공기흡입관(10)의 상단내부에 이르기까지 급수관(21)이 마련되고 이 급수관(21)에서의 급수를 선택적으로 개폐시키기 위한 급수밸브(22)가 마련되고, 상기 급수관(21)의 단부에서 물을 미립자로 분무할 수 있는 분무노즐(23)이 마련된 것이다.

상기와 같이 구성된 다른 실시 예의 지하공기를 이용한 가습장치에 의하면, 지하공기흡입관(10)의 하단내부에 채워진 다공질재(18)가 이물질을 여과하고, 장기간 사용으로 인하여 지하공기가 건조해지면 급수관(21)의 급수밸브(22)를 개방시킴에 따라 급수관(21)내의 물이 분무노즐(23)을 통해 분무되므로 인위적인 가습을 행할 수 있어 충분한 가습을 꾀할 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 지하공기흡입관(10)의 상단이나 송풍기(16)에는 지하공기의 상대습도를 필요에 따라 낮추거나 높이기 위한 열교환기(24)가 부가된 것을 제외하고는 본 발명의 구성과 동일한 구성이다. 상기 열교환기(24)는 송풍기(16)에 의해 흡입되는 지하공기와 직접적으로 열 교환하는 것으로 도시하였으나 그라우팅파트(12)내에 마련하되 지하공기흡입관(10) 외면과 밀착되어 감기는 열교환용 코일과, 이 열교환용 코일 외측에 단열재를 씌운 상태로 마련함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 또 다른 실시 예의 지하공기를 이용한 가습장치에 의하면, 지하공기흡입관(10)의 상단에 열교환기(24)가 부가되어 있어 계절적인 영향이라든가 사용자의 필요에 따라 지하공기를 자유롭게 가열 내지 냉각시킬 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 지하공기흡입관(10)이 다량의 지하공기를 흡입할 수 있도록 2개 이상으로 매설되고 상기 지하공기흡입관(10)들의 상단에는 이들을 하나로 통합하여 비교적 비중이 높은 이물질을 거를 수 있는 집기통(26)이 마련되어 있으며 이 집기통(26)의 단부에는 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프 등을 통해 연결된 송풍기(16)가 마련된 것이다.

상기와 같이 구성된 또 다른 실시 예의 지하공기를 이용한 가습장치에 의하면, 2개 이상의 지하공기흡입관(10)을 통해 대용량의 지하공기를 흡입할 수 있고 이렇게 지하공기가 흡입될 때, 지하공기 중에 포함되어 흡입되는 미세한 모래입자 등의 이물질이 집기통(26)에서 급격하게 속도가 떨어지므로 이물질을 집기통(26)에서 걸러지게 되는 이점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기에서 지하공기흡입관(10) 근처에는 이 지하공기흡입관(10)을 통해 지하공기를 흡입할 때 발생되는 부하를 줄이기 위하여 외기를 지하로 공급할 수 있는 급기관(30)이 매설되되 이 급기관(30)은 그 내부로 외기가 흡입되어 충분히 지하공기와 같은 온도 14~16℃, 상대습도 100%로 되도록 상기 지하공기흡입관(10)과 일정거리만큼 떨어져 설치됨이 바람직하다. 또한 급기관(30)의 상단에는 급기관(30)으로 이물질이 투입되지 않도록 하는 갓(32)이 씌워져 있다.

상기와 같이 구성된 또 다른 실시 예의 지하공기를 이용한 가습장치에 의하면, 지하공기흡입관(10) 상단의 송풍기(16)가 가동되면서 발생되는 흡입력으로 인하여 외부로부터 급기관(30)을 통해 외기가 흡입되므로 송풍기(16)의 부압을 줄일 수 있고 장기간 가동함에 따른 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 가습장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기서는, 지하공기흡입관(10)을 2개 이상으로 마련하되 상기 지하공기흡입관(10)의 상단에 각각 가습을 행하고자하는 가습사용처(14)에 이르기까지 파이프 등이 연결된 송풍기(16)가 마련됨은 물론 한쪽의 지하공기흡입관(10)에서 지하공기를 흡입할 때 다른 한쪽의 지하공기흡입관(10)을 통해 지하로 흡입됨을 방지하면서 가동되는 송풍기(16) 측만이 개방되는 댐퍼(34)가 각각 설치된 것이다.

상기와 같이 구성된 또 다른 실시 예의 지하공기를 이용한 가습장치에 의하 면, 2개의 송풍기(16)를 이용하여 지하공기를 흡입하여 공급할 수 있음은 물론 2개의 송풍기(16) 중에서 어느 하나만을 선택적으로 가동시킬 수 있으며, 이렇게 어느 하나의 송풍기(16)만이 가동될 때 그 지하공기흡입관(10)의 댐퍼(34)만이 개방되고 다른 지하공기흡입관(10)의 댐퍼(34)는 닫혀있어 다른 한쪽의 지하공기흡입관(10)을 통해 지하로 흡입됨이 방지되게 되는 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 지하공기를 이용한 가습장치는 동절기엔 건축물이나 농작물재배용 하우스의 난방을 위해 가온함에 따라 그 내부의 공기는 상대적으로 급격하게 건조해지고 이렇게 건조해진 공기에 지중의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질 층에 존재하는 지하공기, 즉 외기의 영향을 받지 않아 항시 온도가 14~16℃이고 상대습도 100%인 지하공기를 흡입하여 건축물이나 농작물재배용 하우스로 공급함으로써 별도의 가습원 없이 자연그대로의 지하공기로 최적의 온습도를 갖도록 가습할 수 있으며, 이로 인하여 별도의 스팀가습설비가 필요치 않아 가동비용을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명은 지하공기를 열교환기에 의해 직간접적으로 열 교환하거나 지하공기흡입관의 상부에 인공가습기를 마련하여 인위적으로 물분무함으로써 사회활동 및 농작물의 성장에 적합한 가습이 이뤄지는 유용한 발명이다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석의 다공질 층에 이르기까지 매설된 지하공기흡입관; 상기 지하공기흡입관의 상부끝단에는 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프가 연결된 송풍기를 포함하는 지하공기를 이용한 가습장치에 있어서,

   상기 지하공기흡입관의 상단내부에는 장기간 사용으로 인한 지하공기의 건조를 보완할 수 있도록 인공가습기가 부가되며 이 인공가습기는 지하공기흡입관의 상단내부에 이르기까지 설치된 급수관과, 이 급수관의 급수를 선택적으로 개폐시키기 위한 급수밸브와, 상기 급수관의 단부에서 물을 미립자로 분무할 수 있도록 마련된 분무노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 가습장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석의 다공질 층에 이르기까지 매설된 지하공기흡입관; 상기 지하공기흡입관의 상부끝단에는 가습을 행하고자하는 가습사용처에 이르기까지 파이프가 연결된 송풍기를 포함하는 지하공기를 이용한 가습장치에 있어서,

   상기 지하공기흡입관 근처에는 지하공기흡입관을 통해 흡입할 때 발생되는 부하를 줄일 수 있도록 외기를 지하로 공급할 수 있는 급기관이 매설됨을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 가습장치.
6. 삭제
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